球墨鑄鐵球化孕育處理動態(tài)調控方法及系統(tǒng)研究.pdf

1、球墨鑄鐵穩(wěn)定高效的工業(yè)生產(chǎn)離不開可靠的爐前質量測控技術。受基礎條件限制，我國在球鐵生產(chǎn)過程優(yōu)化控制系統(tǒng)的開發(fā)和應用方面與鑄造強國之間有較大差距，導致球鐵鑄件在國民經(jīng)濟及國防事業(yè)中的重要作用未能得到充分發(fā)揮。為了優(yōu)化球鐵生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)質量，本文開展了基于原鐵水冶金狀態(tài)綜合評價與控制的球鐵球化孕育處理過程動態(tài)調控方法研究與試驗系統(tǒng)構建工作，主要內(nèi)容涉及球鐵原鐵水冶金狀態(tài)評價與動態(tài)調控方法、鐵水球化孕育處理動態(tài)調控方法、終態(tài)

2、鐵水動態(tài)微調方法和基于上述調控方法的動態(tài)調控試驗系統(tǒng)。
　　選取灰口鐵水TL、TEU、R、TS、OXF、白口鐵水TE及S含量七個特征參數(shù)建立了原鐵水質量灰色關聯(lián)綜合評價模型，并依據(jù)關聯(lián)度γG大小劃分為四個等級。通過逐步球化處理實驗，建立了包含原鐵水質量灰色關聯(lián)度γG，RE、球化溫度及孕育促球影響的球化劑添加量數(shù)學模型。
　　提出了利用SiO2-CO脫氧冶金反應沸騰溫度TB和熱分析共晶特征參數(shù)確定最佳過熱溫度和保溫時間的方法，

3、為原鐵水的熔煉工藝制定提供了理論指導依據(jù);以脫氧平衡溫度Teq為參考點，研究了基于灰白口雙冷卻曲線的精確調碳調硅方法。得到實驗條件下CEL與灰口初晶溫度TL以及SiE與白口共晶溫度TE的回歸方程，其相關系數(shù)均大于0.9,C含量值由CEL和SiE反推得出。該方法測試過程穩(wěn)定、精度較高，可將原鐵水的主要化學成分控制在較窄范圍內(nèi);借助加Al脫氧樣杯研究了原鐵水氧硫含量及冶金行為的熱分析評定方法，結果表明灰口TL半定量地指示鐵水中活性氧含量信息

4、，TEU指示脫氧和脫硫產(chǎn)物狀態(tài)對鐵水石墨形核能力的影響。硫的冶金行為與氧不同，球化處理過程中的脫硫速度相對較慢，受工藝因素影響較大;灰口TEU是評價鐵水石墨形核能力的最關鍵參數(shù)，隨鐵水形核能力增強而單調升高。組合指數(shù)PN代表鐵水石墨形核勢能的發(fā)揮程度。
　　利用熱分析相關特征參數(shù)評價方法對球化劑粒度分布、掩蓋方式及最佳球化溫度進行了優(yōu)化選擇，可使球化處理工藝進一步改善。研究了一熱分析-共晶膨脹聯(lián)合精密檢測方法，用于球鐵鐵水凝固特性

5、分析、球化劑優(yōu)選和二次補加。并建立了熱分析-共晶石墨膨脹雙特征參數(shù)球化率聯(lián)合判定模型，確報率達90％以上。從熱力學的角度分析了硅鐵合金在球化鐵水中的脫氧條件，結論與均質說和氧硫化物異質形核說相呼應。通過熱分析樣杯內(nèi)孕育的實驗方法，建立了孕育劑添加量與凝固特征溫度的數(shù)理統(tǒng)計模型。利用熱分析法對孕育劑粒度分布和最佳孕育處理溫度進行了優(yōu)化選擇，并初步研究了球化鐵水孕育效果的爐前快速檢測方法及孕育劑優(yōu)選和二次補加方法。研究了球鐵鐵水最終狀態(tài)Mg

6、％指數(shù)和孕育指數(shù)測控方法，進而應用熱分析特征參數(shù)評價方法優(yōu)化了球鐵鐵水的澆注溫度。結合實例驗證了球鐵生產(chǎn)過程球化效果調控、孕育效果調控以及最終鐵水狀態(tài)微調方法的可行性。
　　構建了一個球鐵球化孕育處理動態(tài)調控試驗系統(tǒng)，該試驗系統(tǒng)具有快速評價原鐵水冶金特性、實時計算球化劑孕育劑加入量、快速評價球化處理和孕育處理效果以及給出球化劑孕育劑二次補加方案的能力。通過實驗室模擬實驗表明，動態(tài)調控試驗系統(tǒng)對原鐵水冶金狀態(tài)、球化處理效果和孕育處理